專利名稱：一種對容器水垢限值在線檢測和干燒保護的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于加熱容器水垢檢測技術(shù)，尤其是加熱容器的水垢限值自動檢測告警以 及加熱容器干燒自動保護方法技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水垢的導熱性非常差，其導熱系數(shù)比金屬小幾十倍甚至上百倍，研究表明當水 垢厚度達到0. 8毫米，就要多消耗4%的能源，達到2. 82毫米，多消耗22%的能源，達到 12. 7毫米，就要多消耗70%的能源，那么對水結(jié)垢程度檢測和除垢在節(jié)能環(huán)保工作中就顯 得十分重要了。對于水垢檢測，研究人員做了大量的工作，例如中國專利200620027243. 5 公開了一種水結(jié)垢在線檢測裝置(專利文獻1)，提供了利用結(jié)垢溫差_厚差關(guān)系系數(shù)的 大小變化來表征不同條件下，結(jié)垢溫差變化對于結(jié)垢厚度增長的不同反饋影響。中國專利 200510013554. 6公開了一種鍋爐水處理藥劑及設(shè)備的阻垢緩蝕性能測試方法(專利文獻 2)，其中提供了利用水垢影響鍋爐鋼管的導熱效率導致溫度變化來反映結(jié)垢的程度。上述現(xiàn)有的技術(shù)方案能反映水結(jié)垢的程度，但是仍然存在檢測方法比較復雜和不 方便等缺陷。專利文獻1的結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)工作時須額外加入結(jié)垢試片和加熱元件，在工作過 程中還須拆卸下結(jié)垢試片來測量結(jié)垢的厚度，這種檢測裝置操作麻煩，并且增加了能耗。專 利文獻2的方法在系統(tǒng)工作中需額外加入和鍋爐燃燒輸出同等功率的加熱元件，大大的增 加了能耗。通過專利檢索，尚未發(fā)現(xiàn)加熱容器水垢限值自動檢測及干燒自動保護技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種簡單、方便、可靠、自動 的對水垢限值在線檢測和容器干燒保護的方法，此方法應用于加熱容器的水垢檢測和干燒 保護。由于我們在日常使用的水中含有鈣、鎂等結(jié)垢物質(zhì)，在加熱的過程中，隨著溫度壓 力升高溶解度下降，并且在蒸汽排出后溶解物質(zhì)濃縮，達到過飽和程度形成結(jié)垢晶體沉淀 在加熱容器的換熱面上形成水垢。水垢直接影響了換熱的效果，導致?lián)Q熱面導熱性下降，致 使容器加熱過程中水溫上升率下降。本發(fā)明方法的技術(shù)方案是在加熱容器中設(shè)置水溫傳感器、液位傳感器和以微處 理器為核心并輔以軟件支持的控制器，通過輸入固定的熱負荷，在加熱容器的水中采用水 溫傳感器在線檢測水溫在加熱過程中的上升率，利用水溫上升率的變化表征水垢形成厚度 的變化，當水溫上升率降到限值時提示除垢；并且在加熱過程中用同一水溫傳感器實時監(jiān) 測加熱容器內(nèi)部溫度，當溫度超過容器中水的沸點一定值時提示補水，不能及時補水時自 動關(guān)閉熱源防止干燒。檢測方法原理如下檢測前通過液位傳感器確保容器中水量符合要求，控制器選 擇的熱源輸出熱負荷恒定并符合要求，水溫傳感器檢測的初始水溫符合要求，在此條件下通過實驗確定當垢層厚度為6時的水溫上升率為V，控制器開始執(zhí)行檢測指令，并規(guī)定V為 檢測提示限值。設(shè)水溫從Tl上升到T2需要的時間為T，則水溫的上升率Vl為Vl = (T2-TD/T那么，經(jīng)長時間的工作后，換熱面的水垢越來越厚，換熱面的導熱性越來越差，當 Vl < V。此時控制器發(fā)出提示，要求操作人員及時除垢。在炊事作業(yè)過程中，加熱容器的干燒保護非常重要。在本發(fā)明中，利用了水溫傳感 器檢測溫度的方式來判斷加熱容器是否缺水干燒，并對其進行保護。在一個大氣壓下，水的 沸騰溫度是100°c。當加熱容器缺水后，水溫傳感器檢測到的溫度是換熱面輻射的溫度，這 個溫度要大于100°c，當水溫傳感器檢測到的溫度大于預設(shè)值時進行干燒報警并給出保護 指令。


圖1是本發(fā)明原理圖；圖2是本發(fā)明實施例示意圖。圖2中標號為1熱源，2加熱容器，3蒸汽管，4炒鍋，5補水管，6液位傳感器，7水溫傳感器，8線 束，9排水管，10控制器。
具體實施例方式本發(fā)明在加熱容器中設(shè)置水溫傳感器、液位傳感器和以微處理器為核心并輔以軟 件支持的控制器，通過輸入固定的熱負荷，在加熱容器的水中采用水溫傳感器在線檢測水 溫在加熱過程中的上升率，利用水溫上升率的變化表征水垢形成厚度的變化，當水溫上升 率降到限值時提示除垢；并且在加熱過程中用同一水溫傳感器實時監(jiān)測加熱容器內(nèi)部溫 度，當溫度超過容器中水的沸騰溫度一定值時提示補水，在不能及時補水時自動關(guān)閉熱源 防止干燒。本發(fā)明實施例結(jié)合附圖2說明如下水溫傳感器7安裝在加熱容器2的上部水中，位于液位檢測6之下20mm，用于檢測 初始水溫和加熱過程的溫度。水溫傳感器6通過螺紋結(jié)構(gòu)密封連接到加熱容器2上；水溫 傳感器6的信號通過線束8連接到控制器10上。通過補水管5往加熱容器2里注水，通過 排水管9把加熱容器2里的余水排出。加熱容器中的蒸汽通過蒸汽管3輸出利用。液位傳 感器6安裝在加熱容器2的上部最高水位處，檢測容器中水量的初始值?？刂破?0通過線束8與水溫傳感器7、液位傳感器6和熱源1的繼電開關(guān)連接，控 制器10自動完成以下操作a檢測初始水位和初始水溫，當熱源的熱負荷、初始水位和初始水溫符合規(guī)定值時 進行水溫上升率檢測，在檢測中，水溫上升至Tl = 40°C時計時，水溫上升至T2 = 80°C時計 時結(jié)束，升溫計時t，水溫上升率Vl = (T2-Tl)/t，當Vl <V(V-規(guī)定的限值)，控制器聲光 提示除垢。b檢測液位和溫度，當液位低于液位傳感器位置，同時加熱容器中溫度高于當?shù)厮?br> 4沸騰溫度T+10°C時提示補水，當溫度高于T+20°C時自動關(guān)閉熱源。通過實驗，我們規(guī)定當水垢厚度為0. 6mm時為提示限值，在規(guī)定的條件下，此時的 水溫上升速率為V = 5V /min如果檢測條件符合要求，即加熱容器2中加滿水(20L)，水溫初始值低于40°C，熱 源輸出額定熱負荷(30000Kcal/h)時，控制器10實時檢測加熱容器2中的水溫，當水溫上 升到40°C時開始計時，當溫度達到80°C時計時完畢，如果這段水溫上升用時是5min，則水 溫的上升率為(80-40) /5 = 8(°C /min)此時水溫上升速率大于結(jié)垢限值，控制器放棄提示，只有當檢測到水溫上升速率 小于結(jié)垢限值V時控制器才給出提示。加熱容器在工作的過程中，由于蒸汽的排出，容器中的水不斷的減少，當不及時補 水時就會出現(xiàn)干燒，換熱面的溫度迅速上升，上升的溫度大于水的沸點，本實例中通過試驗 把干燒提示限值設(shè)定為110°C，保護限值設(shè)定為120°C，當檢測到的溫度大于110°C時，控制 器發(fā)出干燒提示；當檢測到的溫度大于120°C時，控制器干燒保護，關(guān)閉熱源。以上是對本發(fā)明實施案例其一的描述，而非限制，基于本發(fā)明內(nèi)容的其他實施方 案，亦在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種對水垢限值在線檢測和容器干燒保護的方法，其特征在于，在加熱容器中設(shè)置水溫傳感器、液位傳感器和以微處理器為核心并輔以軟件支持的控制器，通過輸入固定的熱負荷，在加熱容器的水中采用水溫傳感器在線檢測水溫在加熱過程中的上升率，利用水溫上升率的變化表征水垢形成厚度的變化，當水溫上升率降到限值時提示除垢；并且在加熱過程中用同一水溫傳感器實時監(jiān)測加熱容器內(nèi)部溫度，當溫度超過容器中水的沸點一定值時提示補水，在不能及時補水時自動關(guān)閉熱源防止干燒。
全文摘要
一種對容器水垢限值在線檢測和干燒保護的方法，本發(fā)明在加熱容器中設(shè)置水溫傳感器、液位傳感器和以微處理器為核心并輔以軟件支持的控制器，通過輸入固定的熱負荷，在加熱容器的水中采用水溫傳感器在線檢測水溫在加熱過程中的上升率，利用水溫上升率的變化表征水垢形成厚度的變化，當水溫上升率降到限值時提示除垢；并且在加熱過程中用同一水溫傳感器實時監(jiān)測加熱容器內(nèi)部溫度，當溫度超過容器中水的沸點一定值時提示補水，在不能及時補水時自動關(guān)閉熱源防止干燒。
文檔編號G01K1/02GK101893322SQ20101021929
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者楊繼泉, 汪一楠, 田敏, 許利寶, 許春美, 趙聰 申請人:云南航天工業(yè)總公司